数字化实验在化学课堂教学中的应用 —

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数字化实验在化学课堂教学中的应用 ——以苏教

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2017版《化学课程标准》指出：“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。”而化学学科的基础是实验，中学化学传统实验中对于有发光、发热、颜色变化等现象明显的化学反应教学效果好。但涉及到有气体产生、微弱温度变化、微弱pH变化等用肉眼难以观察到现象的实验，学生只能凭空想象，教学效果不甚理想。而数字化实验是使用传感器、数据采集器和计算机等数字化实验系统设备，将实验现象转化为图像的形式直观呈现出来，引导学生从“掌握作为一种知识的化学”转移到“理解作为一种思维方式的化学”［1］。本文以温度传感器为主要实验设备穿插于油脂的教学活动中，帮助学生理解油脂皂化反应本质特点，获取皂化反应的直接证据。一、教学分析通过必修教材《化学2》的学习，学生已经初步了解食品中的有机化合物——油脂的组成和基本的性质，但还没有从结构角度认识油脂。本节课是选修教材烃的衍生物知识的延伸，从已有知识储备看，学生已经学习了碳碳双键、酯基等官能团的性质，并已建立起研究有机物性质的思维模型，能由结构预测性质，再通过物理性质、化学实验验证猜想的科学探究过程，也更好地融合了学生的认知特征。本节课学生通过回忆酯、醇和羧酸的知识，归纳疏理、分析总结，理解油脂的组成、结构和性质，掌握油脂的氢化和皂化反应等概念，温度传感器数字化实验的引入为皂化反应发生获得了证据。在肥皂制备的过程中了解其去污原理，形成了将化学知识应用于生产、生活实际的意识，树立科学摄入油脂的理念［2］，培养合理应用化学物质的观念。二、教学目标根据化学学科核心素养对高中学生发展的要求，苏教版有机化学基础“油脂”的教学目标定位如表1所示。表1 “油脂”的教学课时目标化学核心素养宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想证据推理和模型认知科学探究与创新意识科学态度与社会责任回忆乙酸乙酯的制备反应，巩固醇和羧酸的书写，引出油脂的结构，预测油脂的化学性质。从乙酸乙酯的性质出发，类比油脂的制备、性质以及肥皂的制备。由结构决定性质的思维模型，预测油脂的化学性质。先预测，再用实验验证油脂具有的化学性质，数字化实验的引入给皂化反应的发生提供了新的证据。从生活中的油脂出发，体验肥皂制取的真实过程，生活处处有化学，感受化学对生产生活的巨大推动力。三、教学设计 1.新课引入［问题1］同学们，在《化学2》我们就已经学习了乙酸乙酯的制备和乙酸乙酯的水解，请同学们写出乙酸乙酯制备的化学方程式。 CH3COOH+CH3CH2OH→CH3COOCH2CH3+H2O ［问题2］这是一个典型的酯化反应，所谓酯化反应就是酸和醇反应得到酯和水的反应，我们学过的醇，除了乙醇、甲醇以外，还有哪些常见的醇？学生：乙二醇、丙三醇等。［引导］请同学们写出乙酸分别与乙二醇和丙三醇反应的化学方程式。［问题3］那么我们除了学过乙酸、丙酸等羧酸外，还学过哪些常见的脂肪酸？学生：硬脂酸（C17H35COOH）、软脂酸（C15H31COOH）、油酸（C17H33COOH）、亚油酸（C17H33COOH）等高级脂肪酸（见《有机化学基础》83页）。［追问］那我们能否写出硬脂酸、油酸分别与丙三醇反应的方程式呢？［设计意图］从已有的知识储备——乙酸与乙醇的酯化反应引入，充分调动学生的学习积极性，再通过类比、分析和思考物质的结构特点，以及酯化反应的实质，仿照必修阶段中乙酸乙酯的学习，学习书写油脂的组成与结构，达成必修到选修的自然过渡。 2.油脂的概念［教师总结］由高级脂肪酸与甘油形成的酯我们称为“油脂”。［问题1］油脂在生命活动中有什么用途呢？——请大家阅读苏教版《有机化学基础》96页，实际上，我们在生物学科中就已经有所了解。［追问］由于高级脂肪酸种类较多，因此形成的甘油酯就会比较多，若硬脂酸和软脂酸同时与甘油发生作用得到甘油酯，同学们想一想，可能会得到多少种高级脂肪酸甘油酯呢？学生1：都是硬脂酸或油酸与甘油反应，共2种——同酸甘油酯（单甘油酯）。学生2：一个硬脂酸，两个油酸，共2种。学生3：一个油酸，两个硬脂酸，共2种——异酸甘油酯（混甘油酯）；若是三种高级脂肪酸与甘油反应，得到的混甘油酯种类更多。［设计意图］油脂是人类重要的食物之一，在熟悉油脂结构特点的过程中学生也清楚地了解其分类方式，引导学生从化学走向生活，提高学习的乐趣，也为后续探究油脂化学性质打下基础。 3.油脂的主要物理性质［教师总结］（1）密度：一般来说密度比水小，此为生活常识。（2）颜色：因含有色素而呈现不同的颜色，一般为白色或无色。（3）状态：液态或固体，油脂在常温常压下，既有呈固体、也有呈液体的，

文章来源：《粮食与油脂》网址: http://www.lsyyz.cn/qikandaodu/2020/0803/332.html